随着航天科技的进步，尤其是空间通信技术的发展，简单的数据通信已经不能满足空间探测的实际需要，视频、图像等多媒体数据需求量逐渐增加。由于空间通信距离远、环境复杂，同时存在可变时延、传输错误率高、空间网络异构、资源和星载设备处理能力有限等特点，对大数据量、实时性要求高的多媒体信息的编码与传输是一个巨大的挑战。然而国际标准的编码方法并不是针对空间通信应用制定，其在计算复杂度、可伸缩性和编码效率等方面均不能很好的满足空间通信的需要，因此亟待研究和开发适合于空间通信的低存储量、低复杂度、实时的高性能可伸缩性编码方法，实现图像、视频在空间网络中的可靠传输。基于以上考虑，本文选择了这一课题。　　 本文在深入研究现有编码算法和标准的基础上，确定以可伸缩性小波编码算法作为主要研究对象。这是因为，同基于离散余弦变换的传统编码方法相比，小波变换作为一种具有良好时频局域性、全局变换和多分辨率分析能力的变换方法，不仅能更有效地对非平稳的图像和视频信号进行分析和压缩，而且更容易实现多帧率、多分辨率、质量渐进等多种可伸缩特性的解码，因此，非常适合空间通信中图像、视频的编码和传输。　　 本文首先深入分析和探讨了空间通信的特点及其带来的挑战，明确了图像、视频编码所面临的主要问题。接着介绍可伸缩性编码技术，重点对小波图像、视频编码理论、发展和各种算法进行分析，指出各种算法的特点及其局限性。在此基础上，本文重点研究了应用于空间通信的低复杂度、可伸缩性小波编码中的若干关键技术，创新性的提出了一系列新算法。　　 本文的主要工作和创新点有：　　 1.基于空间数据咨询委员会(CCSDS)图像数据编码标准提出一种新型嵌套式渐进可伸缩性编码算法(NPSCA)。该算法在继承CCSDS图像编码标准结构简单，计算复杂度低等特点的基础上，改进编码和码流组织结构。首先引入了全向多尺度相关性的概念，在编码过程中自适应的选择同方向不同变换级系数相关性或同变换级不同子带系数相关性组织系数，更好的消除系数间冗余，提高了编码效率，接着改进码流组织结构，使其具有嵌套式渐进可伸缩性，不仅实现了自适应网络带宽分级，而且能匹配通信终端有限的计算资源，实现自适应解码复杂度分级。本工作在国内外同期研究中属于较早关注CCSDS图像编码标准，因此有重要的理论及现实意义；　　 2.提出一种基于多参考运动补偿提升型时域滤波(MRMCLTF)的三维小波视频编码算法。该算法首先基于视频序列的运动特征，自适应确定帧组结构，在提高编码效率的同时降低内存需求和运算复杂度，接着采用多帧运动估计和补偿获得精确的运动矢量，并采用Harr提升小波变换进行运动补偿时域滤波，最后对每一帧进行空域小波变换并对小波系数进行编码。实验结果说明该算法比现有算法更有效；　　 3.提出一种基于双通道高通滤波(TCHPF)方法的小波域运动估计算法，该方法构造了一种类似于框架小波的结构，利用冗余信息消除下采样过程对高频系数的影响，从而降低了平移可变性，提高了小波域运动估计的性能。该方法具有结构简单，计算复杂度低等特点；　　 4.提出一种优化重建滤波(OSF)算法，通过设计两组具有特殊相关性的优化重建高通滤波器解决离散小波变换平移可变的问题。以OSF算法为基础，建立两种新型小波域运动估计算法，分别是分级运动估计算法(HiME-OSF)和整体运动估计算法(HoME-OSF)，它们不仅具有较高的运动估计精度，而且计算量和缓存需要量适中，更重要的是，它们具有灵活的分级可伸缩性，这点对于解决异构网络中的视频信息编码和传输问题尤为重要；　　 5.提出一种小波域可伸缩降维对象检测与跟踪算法(SRDODT)。SRDODT算法在小波变换域内检测并分割对象，以低频子带图像作为原始图像的低维近似像，在低频子带上进行对象检测，然后根据多分辨率分析理论，通过同方向、不同变换级高频子带系数的父子关系检测到各级高频子带的对象。该算法具有计算复杂度低，对象可伸缩性强等特点，特别适合感兴趣区编码；　　 6.提出多级位平面提升算法(MSBShift)。MSBShift算法将感兴趣区(ROI)和背景各分成两个部分：最高有效位平面和最低有效位平面，通过2个位移因子调节ROI和背景的相对重要程度。该算法兼顾了现有方法的结构和优点，同时具有灵活的结构、背景预览和多ROI分级编码等特点。